近日，美國SLAC國家加速器實驗室劉宜晉研究員與中科院物理所禹習謙研究員、上海交通大學李林森研究員等作為通訊作者，在《國家科學評論》（National Science Review, NSR）發表Review文章，系統總結了先進同步輻射技術用于鋰離子電池層狀氧化物正極材料晶格結構、電子結構和形態結構研究的最新進展，并對未來發展趨勢進行了展望。文章的第一作者為美國SLAC國家加速器實驗室錢冠男博士和中科院物理所博士研究生汪君洋。
層狀過渡金屬氧化物具有高能量密度、優異的倍率性能和長循環壽命，是鋰離子電池的主要正極材料，尤其以已商業化三十年的鈷酸鋰（LiCoO2）和當前動力電池中普遍采用的三元鎳鈷錳（LiNi1-x-yCoxMnyO2）為典型代表。
然而，隨著人們對高能量密度電池的需求飛速增長，對層狀氧化物正極材料的進一步深度研究和開發也迫在眉睫，需要不斷突破材料已有的容量設計瓶頸，不斷追求材料在高容量和長循環穩定性之間的最佳平衡，這就對層狀氧化物正極材料從微觀尺度到宏觀尺度下的結構認識提出了更嚴峻的挑戰。
鋰離子電池層狀氧化物正極材料的晶格結構、電子結構和形態結構的多尺度多維度復雜性
在電池工作過程中，層狀氧化物正極材料會發生復雜且相互耦合的微觀結構變化、化學組分變化以及電化學反應異質性，因此在多空間尺度和多空間維度下精準研究其晶格結構、電子結構和形態結構隨電化學反應的演化規律，對表征分析技術提出極高的要求。
同步輻射裝置提供了一系列對材料晶格、電子、形態結構敏感且無損的先進表征技術，近年來在電池領域研究中得到越來越多的重視和廣泛運用。并且隨著對電池材料表征各類需求的不斷提出，同步輻射技術在更緊密結合應用需求的同時也在不斷完善和發展新的表征分析方法。
先進同步輻射技術用于層狀氧化物正極材料的多尺度多維度晶格結構、電子結構和形態結構研究
基于此，該綜述從層狀氧化物正極材料的晶格結構、電子結構和形態結構及其演化三個方面系統總結了同步輻射技術在層狀氧化物正極材料研究中的最新進展、前沿科學問題和重大技術挑戰，并對先進同步輻射技術在電池材料研究中的未來應用進行了展望。
目前，先進的同步輻射和自由電子激光技術正在進行重大技術升級，未來將為能源材料研究領域帶來更多的科學機遇和技術突破。對當前先進同步輻射技術在電池材料領域的應用及其帶來的基礎科學認識進行及時、系統的總結，將對下一代電池材料的研究至關重要。我們相信，在材料科學家、同步輻射科學家和計算科學家的通力合作和持續努力下，先進表征技術將對能源轉化和存儲技術領域產生越來越重大的影響，并朝著具有更理想的、可持續性的、全球化的能源解決方案向前邁進。
